1-5KW储能光伏逆变器

“1-5KW单相单路光伏逆变器”实践报告

一、实习内容

1.学习理论知识

1.1学习了解光伏逆变器理论知识

光伏逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把光伏面板输出的直流电力转换成交流电力。一般由升压回路和逆变桥式回路构成。升压回路把太阳电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压；逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变器主要由晶体管等开关元件构成，通过有规则地让开关元件重复开-关，使直流输入变成交流输出。当然，这样单纯地由开和关回路产生的逆变器输出波形并不实用。一般需要采用高频脉宽调制（SPWM），使靠近正弦波两端的电压宽度变狭，正弦波中央的电压宽度变宽，并在半周期内始终让开关元件按一定频率朝一方向动作，这样形成一个脉冲波列（拟正弦波）。然后让脉冲波通过简单的滤波器形成正弦波。

1.2分析DCI滤波电路的输出特性

DCI电路将采集主电路中的电流信号，通过差分电路，滤波电路等处理提取其中的直流分量，将直流信号传送给DSP后对电路进行调整，消除主回路中的直流分量。

学习并熟悉DCI电路的工作原理，分别对电路中的差分电路和三阶滤波电路建立数学模型并写出其传递函数。对于差分电路，在建立的传递函数基础上分析其相频特性，研究其对电路相位的影响。在Psim中建立差分电路模型，并进行仿真。仿真结果和bode图相对比验证模型的正确性。对于三阶滤波电路，要分析电路的滤波性能，因此在建立传递函数后主要分析其幅频特性。在Psim中建立三阶滤波电路模型，并进行仿真。根据仿真结果与bode图相对比并验证模型的正确性。

1.3电流Ithd

电路中，频率和工频相同的成为基波，频率为基波整数倍的称为谐波，总谐波电流有效值与基波电流有效值的比值称为电流谐波总畸变率Ithd。谐波电流是一切谐波问题的根源，谐波电压也是由于谐波电流导致的。因此，一般在研究谐波导致的危害时，主要指谐波电流的危害。

谐波电流流过电缆时，会导致电缆过热。造成这种现象的原因是交流电流的趋肤效应。趋肤效应是交流电流流过导体时，向导体的表面集中的一种物理现象，电流的频率越高，电流越向导体表面集中。由于趋肤效应，当频率较高的谐波电流流过导体时，导体的有效截面积小于导体的实际截面积。截面积小，意味着有更大的电阻，也就意味着会产生更大的热量。当频率较高的谐波电流流过导体时，导体呈现的电阻比基波电流要大，因此同样幅度的谐波电流比基波电流产生更大的热量。

谐波电流流过变压器时，会导致变压器发出额外的热量，使变压器在没有达到额定功率时便出现温度过高的现象，导致变压器的实际容量降低。在工业上，一些变压器的负荷主要是变频器、中频炉等谐波源设备，这时，发现变压器仅仅达到50%负荷时，就温度过高。在商业上，随着一些建筑物中的节能灯、以PC机为代表的信息设备等非线性负荷增加，变压器过热的现象也十分常见。

谐波电流对无功补偿装置的影响也很常见，这实际已经成为企业进行节能技术改造中不可回避的问题。节能改造中大量使用变频器，而变频器产生严重的谐波电流。这些谐波电流对原来的无功补偿装置造成了不同程度的损坏。

在处理谐波问题时，三次谐波电流需要引起特别的关注。三次谐波电流之所以危害

很大，是因为三次谐波电流在中线上叠加，会导致中线电流过大，造成火灾隐患。

谐波电流对其他电子造成不良影响的现象越来越多。这主要是因为现代电子设备对电能质量的要求越来越高，当电源电压中包含较多的谐波电压成分是，电路会受到不良影响。谐波电流本身并不会对其他设备产生影响，我们所讲的谐波对其他设备的影响，是通过谐波电压产生的。也就使，谐波电流流过系统阻抗时，产生了谐波电压，谐波电压对电子设备产生了不良影响。

谐波电流导致额外的电能消耗主要体现在两个方面：无功功率和电阻损耗。功率等于电压和电流的乘积。只有当电压与电流同频、同相时，也就是电压与电流具有相同的频率与相同的相位时，产生的功率才是有功功率。谐波电流与基波电压的频率不同，因此产生的功率是无功功率。

2.实验测试

2.1测试NS系列逆变器的Ithd

仪器：AC电源、DC电源、负载、功率计。

测试内容：测试逆变器在不同滤波器参数下的Ithd。在逆变器电路中，对电流谐波畸变率有相应的要求：输入功率为额定功率的20%时，Ithd≤5%。设计多种滤波器，分别

测试1kw、1.5kw、2kw规格的逆变器。每种规格逆变器分别在输入功率为额定

功率的100%、70%、50%、30%、20%的情况下，测试Ithd值。

实验步骤：

1）准备1kw的逆变器，按要求焊接好测试电路。

2）搭建测试平台，向逆变器输入功率。

3）分别将输入功率调节到额定功率的100%、70%、50%、30%、20%条件下，并分别记录180个时间点下的Ithd。

4）再分别换成1.5kw和2kw的逆变器，从第一部开始再次测试。

5）整理数据并完成报告。

6）根据测试结果改变电路结构或是滤波器参数，从第一部快事再次测量。

测试结果：测试发现将电流传感器放置于逆变电路电感之后，输出电流的Ithd明显降低。

改变滤波前路中的电阻，增强滤波效果，主电路中的IThd值有所降低。

2.2NS逆变器谐波电压注入

仪器：AC电源、DC电源、负载、万用表、隔离探棒、电流枪。

测试内容：抓取逆变器在不同注入电压下的输出电流电压波形。验证在恶劣情况下，即电网输入并非标准正弦电压的情况下，逆变器是否能够正常工作。

实验步骤：

1）准备1kw的逆变器，搭建测试平台。

2）对逆变器输入额定功率。用AC电源模拟电网输入电压，共输入30中波形电压。

3）观察逆变器的工作状态（是否有噪音，是否能够启动），抓取输出电压电流波形。

4）整理数据并完成报告。

测试结果：结果表明，NS系列逆变器除了在最后三种近乎方波的电压输入下不能启动，其它27种特殊电压注入情况下均能正常工作。

3.实习成果

①完成两篇理论分析报告《分析DCI滤波电路的输出特性》、《差分放大电路的相位分析》。

②完成组测试实验——《测试NS系列逆变器的Ithd》与《NS逆变器谐波电压注入》。

③提交测试分析报告